【導(dǎo)讀】本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第I頁(yè)共II頁(yè)。年產(chǎn)850噸土霉素生產(chǎn)工程初步工藝設(shè)計(jì)

　　

【正文】 。近幾年來，發(fā)酵罐采用半圓形外盤管，傳熱系數(shù)高，罐體容易清洗，增強(qiáng)罐體強(qiáng)度，降低壁厚，使發(fā)酵罐的造價(jià)降低，同時(shí)增加發(fā)酵罐的有效容積，是值得推廣的新技術(shù)。 發(fā)酵熱 q=16800KJ/ m3h 則： Q 總 =q V 放 =16800=106 KJ/ h 發(fā)酵溫度 32℃ ——32℃ 冷卻水溫度 18℃ ——23℃ Δt 9℃ ——14℃ Δtm= （ 14－ 9）／ ln14/9= ℃ 對(duì)于外盤管冷卻系統(tǒng)，傳熱系數(shù) K=450 J/ (.℃ )=450/10003600=1620 KJ/ m2h℃ 傳熱面積： F= Q 總 ／ KΔtm=106／ ()= ㎡ 發(fā)酵罐可用為傳熱的外表面面積 F=*DH70%=370%= 式中，發(fā)酵液上部的外壁因沒有流體，不可作為傳熱面，所以只取 70%。發(fā)酵罐可用為傳熱的外表面面積大于所需傳熱面積，說明采用合理設(shè)計(jì)的外盤管能滿足工藝設(shè)計(jì)的要求。 冷卻水用量： W 水 = Q 總 ／ CΔt=106／ （ 23－ 18） =104㎏ /h 冷卻水 體積流量： V 水 =104／ (10003600)= m3/s 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 19 頁(yè) 共 47 頁(yè) 二級(jí)種子 罐 幾何尺寸 二級(jí)種子 罐個(gè)數(shù)為 4 個(gè) V 中放 =16 m3 （此處應(yīng)按公稱容積計(jì)算外形尺寸） 設(shè) H0／ D= H b = 全容積 V= V1+ 2V2 =π/4 D2 H0+2π/4 D2（ H b +1/6D） =π/4 D2+2π/4 D2（ +1/6D） =16 利用 Excel 采用內(nèi) 插法得 D= m H0=== Ha=1/4D= H b= 罐體總高： H= H0+2（ Ha+ H b ） =+2（ +） = 液柱高： HL = H0η + Ha+ H b=++= 攪拌器功率 不通氣時(shí) 攪拌器直徑： D i =1/2D = 擋板寬度： B== 攪拌葉間距： S=2 D i = 攪拌葉與罐底距離： C= D i = C +S =+= ＜ HL= ∴ 取 2 層攪拌器 令流體為牛頓型流體，符合全擋板條件： ρ=1050㎏ / m3 n=160r/min μ= N S/㎡ 則： Rem= Di2ρn／ μ=1050160／ （ 60） =104＞ 104 采用六箭葉渦輪攪拌器，查《發(fā)酵設(shè)備》， N p= 軸功率： P0= N p D i5ρn3=1050（ 160/60） 3= f 校正 = 13 LiiHDDD= ?= ∴ 實(shí)際軸功率 P*= f 校正 P 。 ==22KW 兩 層攪拌功率 P = P* [1+（ 2－ 1） ]=22[1+（ 2－ 1） ]=35KW 電機(jī)選型： 互聯(lián)網(wǎng) 大連電機(jī)廠 電機(jī) 型號(hào) Y250HZ225M4 功率： 45kW，轉(zhuǎn)數(shù)： 1475 r/min，效率： % 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 20 頁(yè) 共 47 頁(yè) 檢驗(yàn)： 45 %=＞ 35kW 選型合適 通氣管道 通氣管徑入口罐壓： Pg = P 罐 +1/2ρg HL=105+106+1/21050=105Pa Q 標(biāo) =VvmV 中放 == Qg= Q 標(biāo) P 標(biāo) T 工況 ／ P 工況 T 標(biāo) =105(273+31)/(105273)= /min 通氣管取 1 根 ； 取 空氣流速 Ws=20m/s 6020 ?????? ??V Qd g= 查《化工原理》，選 φ102 ㎜ 冷卻設(shè)備 (以下內(nèi)容未經(jīng)核實(shí) ) 二級(jí)種子罐采用夾套冷卻 ,查《發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論 》 夾套傳熱系數(shù) K= 250=1050KJ/m2h 發(fā)酵熱 Q=16800 KJ/m3h Q 總 =qV 放 =16800 =166824 △ tm =(△ t1 －△ t2 )/ln(△ t1 /△ t2 )=(13 － 8 )/ln(13 /8 )=℃ 發(fā)酵液溫度 31℃ → 31℃ 冷卻水溫度 18℃ → 23℃ 冷卻面積 F=Q/K△ tm =166824/(1050 )= m2 W水 =Q/Cp(t2 － t1 )=166824/ (23－ 18)=7944kg/ h 一級(jí)種子 罐 幾何尺寸 小罐個(gè)數(shù)為 4 個(gè) V 小罐 = m3 設(shè) H0／ D=2 V1= m3 V1=π/4 D2H0= ∴ D= H0=2D= 又 ∵ Ha=1/4D= H b= ∴ V2=π/4 D2（ H b +1/6D） =π/4（ +1/6） = m3 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 21 頁(yè) 共 47 頁(yè) V= V1+ 2V2 =+2= m3 ∴ 設(shè)計(jì)合理 罐體總高： H= H0+2（ Ha+ H b ） =+2（ +） = 液柱高 ： HL = H0η+ Ha+ Hb=++= 通氣管道 （ 取 1 根 ） P 工況 =P 罐 +P 標(biāo) = P 罐 +1/2ρg HL=105+105－ 1/21050==105Pa Q 標(biāo) =VVmV 放 == m3 /min Q g= Q 標(biāo) P 標(biāo) T 工況 ／ P 工況 T 標(biāo) =105（ 273+32）／ 105273= /min 取 Ws=6m/s mWQdsg 0 5 9 4 4 ???????? ?? 查《化工原理》，選 φ68 ㎜ 冷卻設(shè)備 一級(jí)種子罐采用夾套冷卻 ,查《發(fā)酵工廠設(shè)計(jì)概論》 夾套傳熱系數(shù) K= 250=1050KJ/m2h 發(fā)酵熱 Q=16800 KJ/m3h Q 總 =qV 放 =16800 =14784 △ tm =(△ t1 －△ t2 )/ln(△ t1 /△ t2 )=(13 － 8 )/ln(13 /8 )= 發(fā)酵液溫度 31℃ → 31℃ 冷卻水溫度 18℃ → 23℃ 冷卻面積 F=Q/K△ tm =14784/(1050 )= m2 W 水 =Q/Cp(t2 － t1 )=14784/ (23－ 18)=704kg/ h= 發(fā)酵 罐配料罐 幾何尺寸 η0= ρ=1050㎏ / m3 n=140r/min μ= N S/㎡ 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 22 頁(yè) 共 47 頁(yè) V 配料 = m3 V 罐 = V 配料 ／ η0=／ = m3 取 2 個(gè)配料罐， 則 V′罐 =37 令 V1=31m3 H0／ D=2 V1=π/4 D2H0=31 ∴ D= H0=2D= 又 ∵ Ha=1/4D= H b= ∴ V2=π/4 D2（ H b +1/6D） =π/4（ +1/6） = m3 V= V1+ 2V2 =31+2=37m3 ∴ 假設(shè)合理。 罐體總高： H= H0+2（ Ha+ H b ） =+2（ +） = 液柱高： HL = Hoη+ Ha+ H b=++= 攪拌器功率 攪拌器直徑： D i =1/3D = 擋板寬度： B== 攪拌葉間距： S=2 D i = 攪拌葉與罐底距離： C= D i = C +2S =+2= ＜ HL ∴ 取 3 層攪拌器 令流體為牛頓型流體，符合全擋板條件： ρ=1050㎏ / m3 n=140r/min μ= N S/㎡ 則： Rem= D i2ρn／ μ=1050（ 140／ 60） /=104＞ 104 屬湍流狀態(tài) 采用六 箭 葉渦輪攪拌器，查《發(fā)酵設(shè)備》， N p= 軸功率： P0= N p D i5 n3ρ=（ 140/60） 31050= f 校正 = 13 LiiHDDD= ?= ∴ 實(shí)際軸功率 P*= f 校正 P 0== 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 23 頁(yè) 共 47 頁(yè) 三層攪拌功率 Pm= P* [1+（ 3－ 1） ]=[1+（ 3－ 1） ]= N 實(shí)際 =／ η1η2η3== 電機(jī)選型：查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用 Y315M8 型電機(jī) 功率： 110kW，轉(zhuǎn)數(shù)： 7400r/min，效率： % 檢驗(yàn)： 110 %=＞ 選型合適 二級(jí)種子 罐配料罐 幾何尺寸 η0= ρ=1050kg/m3 n=140r/min μ= ㎏ S/㎡ V 配料 = V 罐 = V 配料 ／ η0=／ = m3 則 V 罐 =14 m3 取 V1=12m3 令 H0／ D=2 V1=π/4 D2H0=12 ∴ D= H0=2D= 又 ∵ Ha=1/4D= H b= ∴ V2=π/4 D2（ H b +1/6D） =π/4（ +1/6） = V= V1+ 2V2 = 12+2=14 m3 ∴ 假設(shè)合理。 罐體總高： H= H0+2（ Ha+ H b ） =+2（ +） = 液柱高： HL = Hoη+ Ha+ H b=++= 攪拌器功率 攪拌器直徑： D i =1/3D = 擋板寬度： B== 攪拌葉間距： S=2 Di = 攪拌葉與罐底距離： C= Di = C +S =+= ＜ HL ∴ 取 2 層攪拌器 Re= D i2ρn/μ=1050（ 140／ 60） /=105＞ 104 為湍流 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 24 頁(yè) 共 47 頁(yè) 采用六 箭 葉渦輪攪拌器，查《發(fā)酵設(shè)備》， N p= 軸功率： P0= Np D i5 n3ρ=（ 140/60） 31050= kW f 校正 = 13 LiiHDDD= ?= ∴ 實(shí)際軸功率 P*= f 校正 P 0== 二層攪拌功率 Pm= P* [1+（ 2－ 1） ]=[1+（ 2－ 1） ]= N 實(shí)際 =／ η1η2η3== 查《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用 YB250M8 型電機(jī) 功率 30KW，轉(zhuǎn)數(shù)： 730 r/min，效率： % 檢驗(yàn)： 30 %=＞ 選型合適 一級(jí)種子 罐配料罐 幾何尺寸 η0= n=130r/min 物料 20 ℃ V 配料 = m3 V 罐 = V 配料 ／ η0=／ = m3 取 V0= m3 取 V1= m3 令 H0／ D=2 V1=π/4 D2H0= ∴ D= H0=2D= 又 ∵ Ha=1/4D= H b= ∴ V2=π/4 D2（ H b +1/6D） =π/4（ +1/6） = m3 V= V1+ 2V2 = +2= m3 ∴ 假設(shè)合理。 罐體總高： H= H0+2（ Ha+ H b ） =+2（ +） = 液柱高 ： HL = H0η+ Ha+ H b=++= 攪拌器功率 攪拌器直徑： D i =1/3D = 擋板寬度： B== 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 25 頁(yè) 共 47 頁(yè) 攪拌葉間距： S=2 D i = 攪拌葉與罐底距離： C= D i =